本發(fā)明涉及酚醛樹脂復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：酚醛樹脂也叫電木，又稱電木粉，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和阻燃性；但酚醛樹脂材料同樣存在韌性差、抗沖擊強(qiáng)度低的缺陷，因此，在使用時(shí)都不使用純的酚醛樹脂材料，酚醛樹脂材料需要進(jìn)行增韌、增加抗沖擊強(qiáng)度等增強(qiáng)復(fù)合改性處理后才能進(jìn)行應(yīng)用。現(xiàn)今對(duì)酚醛樹脂材料的纖維增強(qiáng)改性主要采用玻璃纖維材料和碳纖維材料進(jìn)行改性處理，改性效果顯著，但玻璃纖維和碳纖維生產(chǎn)成本高、環(huán)境污染大，嚴(yán)重限制了復(fù)合酚醛樹脂材料的應(yīng)用。玄武巖纖維是一種新出現(xiàn)的新型無機(jī)環(huán)保綠色高性能纖維材料，是未來我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的四大高性能纖維之一，它是由二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鐵和二氧化鈦等氧化物組成的玄武巖石料在高溫熔融后，通過紡絲工藝制備而成的。玄武巖連續(xù)纖維不僅穩(wěn)定性好，而且還具有電絕緣性、抗腐蝕、抗燃燒、耐高溫等多種優(yōu)異性能，而且，玄武巖纖維的生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的廢棄物少，對(duì)環(huán)境污染小，產(chǎn)品廢棄后可直接轉(zhuǎn)入生態(tài)環(huán)境中，無任何危害，因而是一種名副其實(shí)的綠色、環(huán)保材料。因此，采用無毒、無污染、來源廣泛、性能優(yōu)異、穩(wěn)定好的玄武巖纖維材料來替代玻璃纖維和碳纖維對(duì)酚醛樹脂材料進(jìn)行增強(qiáng)，從而得到的酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料是酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料發(fā)展的新方向。但由于玄武巖纖維為無機(jī)材料，而酚醛樹脂為高分子有機(jī)材料，兩者相容性極差，且玄武巖纖維自身結(jié)構(gòu)和性能穩(wěn)定，纖維表面光滑、表面活性位點(diǎn)少，造成玄武巖纖維在改性過程中更難以與酚醛樹脂材料進(jìn)行化學(xué)鍵合和機(jī)械鉚合，即玄武巖纖維在酚醛樹脂材料中是獨(dú)立存在，對(duì)酚醛樹脂材料增強(qiáng)效果不佳，酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料的性能較差。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料性能差的缺陷，提供一種酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料及其制備方法；本發(fā)明方法通過對(duì)含有磷酸鋇的玄武巖纖維進(jìn)行改性處理，最后在偶聯(lián)劑的作用下與酚醛樹脂進(jìn)行偶聯(lián)、復(fù)合，從而得到玄武巖纖維與酚醛樹脂材料相容性更好的酚醛樹脂復(fù)合材料，玄武巖纖維對(duì)酚醛樹脂增強(qiáng)作用更好，使該復(fù)合材料性能更優(yōu)異，有利于酚醛樹脂復(fù)合材料在各個(gè)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：（1）改性處理：將玄武巖纖維用改性劑A進(jìn)行浸泡處理，取出后置入改性劑B中，加熱反應(yīng)完全后，取出干燥得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將改性玄武巖纖維與酚醛樹脂材料、偶聯(lián)劑進(jìn)行復(fù)合處理，得到酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料。上述一種酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，其中步驟1中所述的包括玄武巖短纖維、玄武巖長(zhǎng)纖維、連續(xù)玄武巖纖維、玄武巖纖維棉中的一種或多種。所述的玄武巖纖維中含有磷酸鋇；磷酸鋇中含有磷酸根，磷酸根與有機(jī)基團(tuán)的鍵接能力強(qiáng)，能降低玄武巖纖維與有機(jī)材料的極性，增加與有機(jī)材料的相容性；優(yōu)選的，所述的玄武巖纖維含有質(zhì)量百分比0.1-2.0%的磷酸鋇；最優(yōu)選的，所述的玄武巖纖維含有質(zhì)量百分比0.3-0.8%的磷酸鋇。所述的改性劑A為苯酚和甲醛的混合水溶液；所述改性劑A中苯酚與甲醛的物質(zhì)的量比值為2︰1。所述的改性劑B為堿溶液；所述的堿溶液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、氫氧化鈣溶液、氨水中的一種或多種；所述的堿溶液pH值為12-14。所述的玄武巖纖維在改性劑A中浸泡的時(shí)間為1-3h，在浸泡過程中，溶液中的苯酚和甲醛在玄武巖纖維的表面吸附作用下均勻的附著在玄武巖纖維表面，浸泡時(shí)間過短，吸附單體量不足，浸泡時(shí)間過長(zhǎng)，生產(chǎn)周期太長(zhǎng)，效果也無明顯提升。所述加熱反應(yīng)的溫度為80-100℃，反應(yīng)時(shí)間為30-60min，溫度過高，反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)，縮聚反應(yīng)過度，聚合物分子量過大，不利于對(duì)玄武巖纖維的改性處理；最優(yōu)選的，所述加熱反應(yīng)的溫度為90℃，反應(yīng)時(shí)間為50min，反應(yīng)效果好，能源消耗低，時(shí)間短。上述一種酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，其中步驟2中所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。所述的酚醛樹脂為熱塑性酚醛樹脂。所述改性玄武巖纖維的用量可根據(jù)酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料在不同應(yīng)用領(lǐng)域中要求進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)選的，所述改性玄武巖纖維用量是酚醛樹脂樹脂材料的1-20%。所述酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法步驟2中，還可以添加助劑；所述助劑包括分散劑、抗菌劑、抗靜電劑、阻燃劑、抗老化劑、抗紫外線劑中的一種或多種；所述助劑的種類可根據(jù)酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料在不同應(yīng)用領(lǐng)域中要求進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整添加。所述的復(fù)合處理是指通過工藝手段將預(yù)處理玄武巖纖維與酚醛樹脂材料進(jìn)行化學(xué)鍵合，使玄武巖纖維與酚醛樹脂材料形成統(tǒng)一的整體的方法。一種酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，本發(fā)明制備方法先利用玄武巖纖維的表面吸附能力將苯酚和甲醛單體材料吸附在玄武巖纖維表面，再通過縮聚反應(yīng)將吸附的單體進(jìn)行聚合成一定分子量的聚合物，并使其與玄武巖纖維表面的磷酸鋇鍵接，從而穩(wěn)定的包覆在玄武巖纖維表面，顯著增加玄武巖纖維與酚醛樹脂的相容性；最后通過復(fù)合處理，使玄武巖纖維與酚醛樹脂進(jìn)行復(fù)合增強(qiáng)得到性能更加優(yōu)異的酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料，本發(fā)明方法簡(jiǎn)單、方便，適合酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料的工業(yè)化、規(guī)模化生產(chǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，進(jìn)一步的，本發(fā)明提供了一種酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料；所述酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料是通過上述制備方法制備得到的，上述制備方法得到的復(fù)合材料中酚醛樹脂與玄武巖纖維之間鍵接力強(qiáng)，不易產(chǎn)生相分離，相容性好，玄武纖維對(duì)酚醛樹脂的增強(qiáng)作用顯著增加，復(fù)合材料的性能也顯著提高。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：1、本發(fā)明制備方法通過對(duì)玄武巖纖維的改性處理，能顯著增加玄武巖纖維與酚醛樹脂的相容性，使玄武巖纖維與酚醛樹脂進(jìn)行復(fù)合增強(qiáng)得到性能更加優(yōu)異的酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料。2、本發(fā)明制備方法制備得到的復(fù)合材料性能優(yōu)異，方法簡(jiǎn)單、方便，適合酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料的工業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)。3、本發(fā)明復(fù)合材料中酚醛樹脂與玄武巖纖維之間鍵接力強(qiáng)，不易產(chǎn)生相分離，相容性好，玄武纖維對(duì)酚醛樹脂的增強(qiáng)作用顯著增加，復(fù)合材料的性能也顯著提高。具體實(shí)施方式下面結(jié)合試驗(yàn)例及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本
發(fā)明內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1（1）改性處理：將含有質(zhì)量百分比0.8%磷酸鋇的玄武巖纖維用苯酚和甲醇的混合溶液進(jìn)行浸泡處理2h，取出后置入pH值為13的氫氧化鈉水溶液中，加熱到90℃后反應(yīng)50min后，取出干燥得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將10重量份的改性玄武巖纖維與90重量份的酚醛樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行復(fù)合處理，得到酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料。實(shí)施例2（1）改性處理：將含有質(zhì)量百分比2.0%磷酸鋇的玄武巖纖維用苯酚和甲醇的混合溶液進(jìn)行浸泡處理1h，取出后置入pH值為13的氨水中，加熱到80℃后反應(yīng)60min后，取出干燥得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將10重量份的改性玄武巖纖維與90重量份的酚醛樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行復(fù)合處理，得到酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料。實(shí)施例3（1）改性處理：將含有質(zhì)量百分比0.1%磷酸鋇的玄武巖纖維用pH值為2的苯酚和甲醇的混合溶液進(jìn)行浸泡處理3h，取出后置入pH值為14的氫氧化鈣水溶液中，加熱到80℃后反應(yīng)60min后，取出干燥得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將10重量份的改性玄武巖纖維與90重量份的酚醛樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行復(fù)合處理，得到酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料。實(shí)施例4（1）改性處理：將含有質(zhì)量百分比0.3%磷酸鋇的玄武巖纖維用pH值為1的苯酚和甲醇的混合溶液進(jìn)行浸泡處理2h，取出后置入pH值為14的氫氧化鉀水溶液中，加熱到100℃后反應(yīng)30min后，取出干燥得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將10重量份的改性玄武巖纖維與90重量份的酚醛樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行復(fù)合處理，得到酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料。對(duì)比例1（1）改性處理：將常規(guī)玄武巖纖維用pH值為1的苯酚和甲醇的混合溶液進(jìn)行浸泡處理2h，取出后置入pH值為13的氫氧化鈉水溶液中，加熱到90℃后反應(yīng)50min后，取出干燥得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將10重量份的改性玄武巖纖維與90重量份的酚醛樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行復(fù)合處理，得到酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料。對(duì)比例2將10重量份的含有質(zhì)量百分比1.0%磷酸鋇的玄武巖纖維與90重量份的酚醛樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行復(fù)合處理，得到酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料。對(duì)比例3將10重量份的常規(guī)玄武巖纖維與90重量份的酚醛樹脂材料、2重量份的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行復(fù)合處理，得到酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料。將上述實(shí)施例1-4和對(duì)比例1-3中所制備得到的酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料進(jìn)行性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，記錄數(shù)據(jù)如下：（酚醛樹脂：拉伸強(qiáng)度46MPa，缺口沖擊強(qiáng)度2.2kJ/m2，斷裂伸長(zhǎng)率0.5%）編號(hào)酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料缺口沖擊強(qiáng)度（kJ/m2）酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度（MPa）酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料斷裂伸長(zhǎng)率（%）實(shí)施例15.1833.9實(shí)施例25.2824.2實(shí)施例35.0813.6實(shí)施例45.1834.3對(duì)比例13.9672.6對(duì)比例24.1682.8對(duì)比例33.4561.6對(duì)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，實(shí)施例1-4中采用本發(fā)明技術(shù)方案制備得到的酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率具有顯著提升；而對(duì)比例1制備方法中采用的玄武巖纖維不含有磷酸鋇，改性后纖維與酚醛樹脂材料相容性差，與酚醛樹脂材料的化學(xué)鍵合能力差，酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料性能顯著降低；對(duì)比例2制備方法中未進(jìn)行改性處理，與酚醛樹脂材料的化學(xué)鍵合能力變差，酚醛樹脂增強(qiáng)復(fù)合材料性能顯著降低；對(duì)比例3制備方法中直接使用常規(guī)玄武巖纖維進(jìn)行復(fù)合，對(duì)酚醛樹脂的增強(qiáng)作用最差。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3